请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
首页研究报告储能工程行业报告废旧锂离子电池资源现状及回收利用_钟雪虎

文档

4

关注

0

好评

0
PDF

废旧锂离子电池资源现状及回收利用_钟雪虎

阅读 859 下载 0 大小 1.07M 总页数 9 页 1970-01-01 分享
价格: 2 积分
下载文档
/ 9
全屏查看
废旧锂离子电池资源现状及回收利用_钟雪虎
还有 9 页未读 ,您可以 继续阅读 或 下载文档
文档介绍
工程科学学报,第43卷,第2期:161-169,2021年2月Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.2:161-169,February 2021https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.11.004;http://cje.ustb.edu.cn废旧锂离子电池资源现状及回收利用中南大学资源加工与生物工程学院,长沙410083摘要废旧锂离子电池的无害化处理及回收利用已经成为各个科研院所研究的重点及热点内容.本文系统介绍了废旧锂离子电池的资源现状与目前回收利用的各种不同的工艺路线,并且详细分析了各种工艺路线的优缺点,以期为废旧锂离子电池的回收与利用找到新的思路与方法,最终认为“化学一物理联合法”为当前废旧锂离子电池无害化处置及回收利用的较为理想的方法关键词废旧锂离子电池:预处理:物理分选:化学分选:回收再利用分类号TM912.9Overview of present situation and technologies for the recovery of spent lithium-ionbatteriesZHONG Xue-hu,CHEN Ling-ling.HAN Jun-we.LIU Wei,JIAO Fen,QIN Wen-qingSchool of Minerals Processing and Bioengineering,Central South University,Changsha 410083,ChinaABSTRACT With the rapid population growth,economic development,and technological progress around the world today,energyconsumption levels are becoming increasingly huge.Most of the energy consumed comes from coal,oil,natural gas,and other primaryenergy sources that lead to the greenhouse effect,acid rain,photochemical smog,and other environment problems.Therefore,theidentification of greener energy resources has become humanity's great challenge.To reduce the use of primary energy sources,newtypes of energy have been proposed that are associated with decreased environmental pollution.However,these new energy sourcestypically require effective storage equipment to facilitate the use of solar,wind or water-driven energy.Lithium-ion batteries(LIBs)weredeveloped to store electrical energy,and due to their unique advantages,today they are widely used in portable devices,electric vehicles,and all kinds of electronic equipment.The advantages of LIBs include a high specific capacity,good cycle performance,and longlifespan.Although life on Earth is greener by the use of LIBs,with the rapidly increasing energy consumption,more spent LIBs arebeing produced,which contain a range of valuable metals(Cu,Al,Co,Mn,Ni,Li)and harmful substances(HF,organic substances).Ifthese materials are not treated properly,much harm will result to both human beings and the natural environment,and this would also bea great waste of valuable metals.The recovery of spent LIBs has become a research hotspot among the scientific and businesscommunities.To support the discovery of new methods and concepts in the recovery of spent LIBs,in this paper,we reviewed thevarious methods available and discussed their advantages and disadvantages in detail.Based on this review,we consider the approachthat uses a combination of chemical and physical technologies for the recovery ofspent LIBs to be the most promising.KEY WORDS spent lithium ion batteries;pretreatment;physical separation;chemical separation;recovery and reuse收稿日期:2020-09-11基金项目:国家自然科学基金资助项目(51804342):国家重点研发资助项目(2019YFC1907301,2019YFC1907802):湖南省标志性创新示范工程资助项目(2019XK2304):中南大学创新驱动工程资助项目(2020CX038):湖南省自然科学基金资助项目(2019J50805):中南大学科研启动基金资助项目(218041)(C)1994-2021 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net工程科学学报,第43卷,第2期全球范围内的人口猛增、经济发展及科技进大的污染.而如果能对废旧电池加以回收再利用步让全世界的能源消耗日益严重四目前世界上大的话,不仅可以节约大量的自然矿产资源,还可以多数的能源来自于煤、石油、天然气等一次能源四,消除废旧电池所带来的各种危害.因此近年来废然而,这些一次能源的使用会给地球带来如温室旧锂离子电池的回收与利用已经成为了各个科研效应、光化学烟雾等全球性的重大污染问题)为院所的重点研究内容解决化石能源所带来的各类环境问题,风能、太阳目前,废旧锂离子电池的回收与利用大致可能、地热能、水能等新能源孕育而生仰,新能源技以分为回收、预处理、活性物质分离及电池活性术发展到今天已经为全球范围内的环境治理做出材料再利用四个阶段,其中回收与预处理过程基了巨大贡献,然而,由于新能源的产生比较依赖于本一致,因此本文首先综述预处理过程的各类方自然环境(如:风速,日照及河流水量等),因此产法,然后再根据活性物质分离及活性材料再利用生的能量很不稳定问.为解决该问题,人们发明了过程中所使用的主要手段将废旧锂离子电池回收具有高能量密度、高电压、循环性能好、寿命长、与利用的工艺路线分为物理法、化学法及物理化自放电小、环境友好的锂离子电池作为新能源的学联合法.同时,本文通过综述近几年废旧锂离子主要储能装置6-,而且锂离子电池技术的发展也电池典型的回收利用工艺流程,希望为废旧锂离为便携式设备(手机、手提电脑等)、电动汽车及子电池回收利用领域带来新的技术与理念,同时混合动力汽车的发展带来了强劲的动力9,在未也希望找出目前废旧锂离子电池回收与利用流程来,随着国家节能减排政策的实施及人们环保意中急需解决的问题识的增强,锂离子电池产业必将得到迅猛发展.1废旧锂离子电池回收利用现状据有关部门统计,2017年,锂离子电池产量为111.1亿只,同比增长31.3%:2018年110月,锂1.1废旧锂离子电池预处理工艺离子电池产量达到113.9亿只,同比增长11.0©1.11废旧锂离子电池梯次利用据估计在2019年~2023年间我国锂离子电池产废旧锂离子电池梯次利用是指将回收回来的量平均增长率将高达16.43%,2023年我国锂离子废旧锂离子电池PACK包或模组中的性能较好的电池的产量将高达283亿只.如此大量的锂离子锂离子电池用于储能或其他领域的再利用方法,电池使用量必将带来大量的废旧锂离子电池.据废旧锂离子电池的梯次利用能够最大程度地回收高工产研锂电研究所数据显示2018年我国废再利用废旧锂离子电池中的完好单体.彭昱等7旧动力电池(主要为磷酸铁锂、三元电池)总报废对退役后的48V软包锰酸锂电池的容量、内阻、量为7.4万吨,数码电池(主要为钴酸锂电池)总报放电性能及损耗分布进行了研究,研究表明大部废量为16.7万吨.同时,2018年被行业认为是动分损耗后的电池组通过更换个别损耗后的电池单力电池退役潮元年,当年的市场规模为4.32亿元,体可以实现废旧锂离子电池组的再利用.李臻和预计到2025年动力电池回收市场的规模将达到董会超阁将退役后的废旧磷酸铁锂电池手工拆解203.71亿元之巨四虽然我国每年会产生大量的后进行分选重组,重组后的磷酸铁锂电池组在容废旧锂离子电池,但据高工锂电的统计报告显示,量、内阻、安全性及一致性上都满足梯次利用的2018年我国动力电池回收量为5472L仅占报废动各项要求,该研究表明由于磷酸铁锂电池良好的力电池总量的7.4%,由此可见还有大量的废旧循环性能,即使是废旧的磷酸铁锂电池组对其进动力锂离子电池尚未得到有效的回收与利用叫行拆解梯次利用后,依然可以用于储能及低速电虽然锂离子电池在使用过程中不会产生有毒有害动车等对电池性能要求不是很严格的领域.邓浩的物质,但如果不能对废弃后的锂离子电池进行然采用内阻法估计废旧磷酸铁锂电池组的电池正确、有效地处理,一方面,废旧锂电池中的低分健康状态,并且建立起了一整套的电池组健康监子有机物(碳酸甲酯、碳酸乙酯、碳酸甲乙酯等)测体系及方法,为废旧磷酸铁锂电池的梯次利用不仅具有易燃易爆的特性,而且还会给自然环境提供了详细的、整套的估算方法,为实现废旧磷酸与人类健康带来严重危害:另一方面,废旧锂铁锂电池的资源化利用提供了监测方法离子电池中的六氟磷酸锂会与空气中的水反应产废旧锂离子电池的梯次利用能够最大程度的生剧毒的F,严重危害自然环境,而且废旧电池发掘废旧锂离子电池的使用价值,降低后续回收中含有的重金属及塑料等物质也会给环境带来重利用的处理量,同时也能提高整个废旧锂离子电(C)1994-2021 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net钟雪虎等:废旧锂离子电池资源现状及回收利用池回收利用过程的经济效益.将废旧动力锂离子前,废旧锂离子电池中电解液的处理方法主要有:电池进行梯次利用后,剩下的废旧锂离子电池就机械法、萃取法4等.严红阿将废旧锂离子电池会进行废旧锂离子电池回收利用.由于废旧锂离置于保护气氛下进行手工拆解后,将拆解后的废子电池中残留有部分能量,而且废旧锂离子电池旧锂离子电池进行高速离心,使得电解液以液体中的各种有价成分相互包裹在一起,因此在对废形式从废旧电池中脱离出来,从而达到回收再利旧锂离子电池进行回收利用之前,需要对废旧锂用电解液的目的,该方法虽然能够回收电解液,但离子电池进行放电、电解液处理、破碎等回收流程长、操作复杂、电解液回收率不高,因1.1.2废旧锂离子电池放电过程此,手工拆解及高速离心不适用于工业化大规模废旧锂离子电池的放电过程,一是可以保证生产.赵阳等阿先将废旧锂离子电池进行穿孔,电池负极活性材料上的锂元素回到正极活性材防止回收利用过程中电池炸裂,穿孔后从孔中注料,提高锂元素的回收率,二是可以消除废旧锂离入一定量的有机溶剂将废旧锂离子电池中的电解子电池中的能量,最大程度上的减小回收利用过液清洗干净,清洗干净后,采用减压蒸馏的方式将程中的安全隐患.目前而言,废旧锂离子电池的放废旧锂离子电池中残留的电解液及有机溶剂去电方法主要有溶液放电、放电柜放电、放电介质除,该方法虽然可以去除部分电解液,但同样比较繁琐且有机溶剂污染较大,难以在工业上应用.宋秀玲等四对废旧锂离子电池在不同硫酸盐M仙等阿采用超临界二氧化碳萃取废旧锂离子电溶液中的放电行为进行了研究,最终表明0.8molL池电解液中的有机物及无机盐类化合物,在该工的MnSO4溶液最适合于对废I旧锂离子电池进行放艺中超临界二氧化碳萃取可以在常温常压下进电,文中还对pH、溶液温度、抗坏血酸浓度等因素行,且超临界二氧化碳萃取的萃取回收率可达进行进一步研究,研究表明在最佳放电条件下,在90%以上,但该方法的成本较高且得到的电解液溶液中放电8h左右,废旧锂离子电池的电压可以成分复杂难以再制成电解液.Lu等2-2深入研究降低至0.54V,说明MnS04溶液可以用于对废旧了用二氧化碳萃取法得到的锂离子电池电解液进锂离子电池放电.陈思锦等四对比了用常规的外行再生再成为锂离子电池电解液的可能性,结果电路放电及用质量分数为5%的NaC】溶液放电对表明用超临界二氧化碳萃取得到的电解液可以再后续正极粉剥离的影响,实验结果表明虽然两种生为锂离子电池电解液,为废旧锂离子电池电解方法都可以对废旧锂离子电池进行有效放电,但液再生提供了理论依据如果采用常规的盐水放电会降低后续废旧锂离子虽然近年来的电解液回收与再利用已经成为电池中极粉的脱落率,并且采用盐溶液放电会导了各个科研院所研究的重点内容,但由于废旧锂致溶液污染,增加后续水处理的成本.离子电池电解液本身成分就很复杂且锂离子电池放电过程对整个废旧锂离子电池的回收与利对电解液要求极为严格,因此对废旧锂离子电池用过程具有重要的意义,该过程不仅会影响到锂电解液回收利用的研究,应该着重于将回收得到元素的回收率,同时也会对整个回收过程的安全的电解液用于其他领域或是得到其他工业副产及其他工艺过程产生一定的影响,但目前的放电品,而不是将其用于再制成电解液,方法存在放电时间长、放电过程污染严重的缺点,12废旧锂离子电池回收再利用工艺因此急需开发出一种高效的放电方法以利于废旧1.2.1物理回收再利用技术锂离子电池回收利用的工业化生产.由于废旧锂物理法回收再利用废旧锂离子电池是利用废离子电池中的有价成分复杂,废旧锂离子电池的旧锂离子电池中各种有价成分的物理性质(颜色、回收利用过程需要物理与化学方法相结合,本文密度、磁性、粒径大小、表面物理性质等)对废旧根据废旧锂离子电池回收利用过程中主要使用的锂离子电池中有价成分进行分离的方法.例如,可方法将废旧锂离子电池的回收与利用分为物理利用金属铜、铝的颜色不同使用色选对其进行分法、化学法及物理化学联合法离,可以利用隔膜与正负极片及极柱之间的密度1.1.3电解液回收利用差使用风选对其进行分离,可以利用金属铁与其电解液是废旧锂离子电池中污染最大的物他物质之间的铁磁性差异使用磁选对其进行分质,因而废旧锂离子电池处理的目的之一就是将离,可以利用物料粒径的不同使用筛分对隔膜、集废旧锂离子电池中的电解液进行无害化处理.目流体及活性材料进行分离,可以利用正负极活性(C)1994-2021 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
1、本文档共计 9 页,下载后文档不带水印,支持完整阅读内容或进行编辑。
2、当您付费下载文档后,您只拥有了使用权限,并不意味着购买了版权,文档只能用于自身使用,不得用于其他商业用途(如 [转卖]进行直接盈利或[编辑后售卖]进行间接盈利)。
3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。
4、如文档内容存在违规,或者侵犯商业秘密、侵犯著作权等,请点击“违规举报”。
文档评分
    请如实的对该文档进行评分
  • 0
发表评论